Pyrethrine

Pyrethrine sind eine Gruppe von Naturstoffen, die für die insektizide Wirkung von Pyrethrum verantwortlich sind. Sie werden von bestimmten Chrysanthemen-Arten gebildet. Pyrethrine werden aus Pyrethrum-Extrakt isoliert und als Insektizide für Pflanzenschutz, Schädlingsbekämpfung und in der Medizin verwendet.

Geschichte

Die US-Marine entwickelte 1917 ein Verfahren zur Herstellung eines Pyrethrum-Extrakts, bei dem die bis dahin unmittelbar als „Insektenpulver“ verwendeten gemahlenen Chrysanthemenblüten mit Petroleum extrahiert wurden. In Formulierungen auf Basis dieses Extraktes konnten die Wirkstoffe nun durch Versprühen zur Bekämpfung von Fliegen und Stechmücken eingesetzt werden.^[1]

Die grundsätzliche Struktur der Pyrethrine als Ester zweier verschiedener organischer Säuren („Chrysanthemumsäure“ und „Pyrethrinsäure“) mit, wie zunächst angenommen, einem Keton („Pyrethrolon“) wurde zwischen 1910 und 1916 durch Hermann Staudinger und Lavoslav Ružička aufgeklärt, jedoch erst 1924 veröffentlicht.^[2] 1944 wurde erkannt, dass es sich bei den bis dahin als Pyrethrin I und Pyrethrin II bezeichneten Substanzen jeweils um Stoffgemische handelte. Neben dem Pyrethrolon konnte Cinerolon als zweites pyrethrinbildendes Keton identifiziert werden, womit sich die bekannten Pyrethrine um Cinerin I und Cinerin II erweiterten.^[3] Mit der Identifizierung von Jasmolon als drittem Keton waren 1966 auch Jasmolin I und Jasmolin II bekannt.^[4] Die sechs Pyrethrine wurden das Vorbild für die synthetisch hergestellten Pyrethroide.^[5]

Zusammensetzung

Pyrethrine
Name	Pyrethrin I	Pyrethrin II
Strukturformel
CAS-Nummer	8003-34-7 (Gemisch)
	?	?
PubChem	6433154	6433155
Kurzbeschreibung	gelbe bis dunkelbraune viskose Flüssigkeit[6]
Summenformel	C21H28O3	C22H28O5
Molare Masse	328,45 g·mol−1	372,45 g·mol−1
Aggregatzustand	flüssig oder fest
Siedepunkt	100–200 °C (10 Pa) [6]
Löslichkeit	in Wasser gering [6]
GHS- Kennzeichnung [6]	Achtung
H- und P-Sätze	332-312-302-410
	keine EUH-Sätze
	273-​280-​501[7]
Gefahrstoff- kennzeichnung[6]	Gesundheits- schädlich Umwelt- gefährlich (Xn) (N)
R-Sätze	20/21/22-50/53
S-Sätze	(2)-13-60-61
MAK-Wert	5 mg·m−3 (inhalierbares Aerosol)[6]

Die beiden wichtigsten Pyrethrine sind Pyrethrin I und Pyrethrin II. Es handelt sich dabei um die Ester der (+)-trans-Chrysanthemumsäure und der (+)-trans-Pyrethrinsäure mit dem Hydroxyketon (+)-Pyrethrolon. Daneben enthalten Pyrethrum-Extrakte auch die Cinerine Cinerin I und Cinerin II, sowie die Jasmoline Jasmolin I und Jasmolin II.^[5]

Zusammensetzung eines natürlichen Pyrethrin-Gemischs^[8]

	Mengenanteil	Strukturformel
Pyrethrin I	35 %
Pyrethrin II	33 %
Jasmolin I	5 %
Jasmolin II	4 %
Cinerin I	10 %
Cinerin II	14 %

Pyrethrin I ist die Einzelverbindung mit der höchsten insektiziden Wirksamkeit. Pyrethrin II hat eine schwächere Wirkung, dafür tritt sie besonders schnell ein. Pyrethrum-Blüten aus Kenia enthalten im Schnitt 1,3 % Pyrethrine, pro Blüte sind das etwa 2-3, manchmal 4 mg. Die Blüten werden nach der Ernte getrocknet und pulverisiert. Mit Lösungsmittelgemischen wie Methanol/Kerosin, Petrolether/Acetonitril, Petrolether/Nitromethan werden daraus die Pyrethrine extrahiert. Mit Petrolether/Nitromethan erhält man eine 90 %ige Mischung der sechs Pyrethrine. Über die Biosynthese der Pyrethrine ist wenig bekannt. Eine Vorstufe der Chrysanthemumsäure-Bildung ist möglicherweise Mevalonsäure.^[8]

Wirkung

Pyrethrine sind Kontaktinsektizide, z. B. gegen Blattläuse, Weiße Fliege, Spinnmilben, Woll- und Schmierläuse, Zikaden und Käfer-Larven. Sie wirken gegen Eier, Larven und erwachsene Stadien. Pyrethrine sind nicht nützlingsschonend. Ihre Wirkung auf Insekten tritt innerhalb weniger Minuten ein, man spricht von einem „knock-down“-Effekt. Die für den „knock-down“ notwendige Dosis ist gering, allerdings schaffen es viele der betroffenen Insekten die Pyrethrine abzubauen und erholen sich wieder. Um diese Entgiftung zu verhindern, werden Pyrethrine mit dem Synergisten Piperonylbutoxid versetzt.

Natürliche Vorkommen

Im Insektenpulverkraut sind Pyrethrine natürlich enthalten.

Verwendung

Pflanzenschutz

Pyrethrine sind der wirksame Bestandteil vieler Insektensprays für den Hausgarten und das Gewächshaus. Sie kommen auch in Form von Kaltverneblungsmitteln, Pulver sowie als Emulsions- oder Suspensionskonzentrate in den Handel. Sprays und Konzentrate enthalten häufig Raps- oder Sesamöl als Trägersubstanz. Als Synergist wird in der Regel Piperonylbutoxid zugesetzt. Pyrethrine sind wegen ihrer raschen Wirkung ein Zusatz in manchen Dichlorvos-haltigen Pflanzenschutzmitteln. In Österreich und der Schweiz sind Pyrethrine auch für den Vorratsschutz, etwa zur Bekämpfung des Kornkäfers in Getreidelagern, zugelassen.^[9]

Schädlingsbekämpfung

Pyrethrine werden als insektizide Wirkstoffe gegen eine Reihe von Schadinsekten sowie als Repellentien verwendet.

Toxikologie

Pyrethrine wirken neurotoxisch, sowohl auf sensorische wie auch auf motorische Nerven. Die Letale Dosis für Pyrethrin I und II liegt für Nagetiere im Bereich von 130 bis über 600 mg/kg KG. Falls die Substanzen in mehreren kleinen Dosen über 12 bis 48 Stunden verabreicht werden, beträgt die letale Dosis bis zu 2900 mg/kg KG. Ein zweijähriges Kind starb, nachdem es 14 g Pyrethrum-Pulver gegessen hatte. Es gab auch tödliche Vergiftungen durch inhaliertes Pyrethrin-Aerosol.

Wenn Pyrethrine auf die Haut aufgebracht werden, hat das oft ein kurzzeitiges Kältegefühl durch lokale Parästhesie zur Folge. Die Aufnahme der Substanzen über die Hautoberfläche ist gering. Pyrethrine reizen die Augen und die Schleimhäute, sind aber nur in geringem Maß hautreizend. Ungereinigter Pyrethrum-Extrakt ist hautsensibilisierend, dies liegt jedoch nicht an den enthaltenen Pyrethrinen.

Es gibt keine Hinweise auf eine teratogene, mutagene oder kanzerogene Wirkung von Pyrethrinen.^[6]

Einzelnachweise